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梁鸣早 蒋高明 氮对植物生长是至关重要的。植物体内各种蛋白质、核酸、磷脂都需要氮的参与才能合成。蛋白质(含氮16%～18%)是构成植物体内细胞原生质的基本组成，蛋白质丰富才能促进细胞不断地分裂、增长，使果实更饱满。核酸是脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的总称，是遗传物质。磷脂是细胞膜的重要组成，是一种两性分子，一端为亲水端，含氮或磷的一极，另一端为疏水（亲油）。氮还是组成叶绿素，可维持生命活动，在提高农作物的产量改善品质方面，具有极其重要的作用。 氮还是植物体内很多种酶的组成元素，酶是植物代谢的催化剂。一些氨基酸和蛋白质具有防御功能，如细胞分裂素和生长素等植物内源激素、病原相关蛋白、植物抗毒素等都需要氮参与才能够合成。细胞分裂素（CTK）细胞分裂素促进细胞分裂、消除顶端优势、促进侧芽的迅速生长、延缓植物衰老、抑制茎伸长；生长素（IAA）或称吲哚乙酸，其作用是保持顶端优势、植物向性、茎延长、形成层细胞分裂和根萌发。病原相关蛋白（PRP）是植物受到病原物侵染或非生物因子刺激后产生的一类水溶性蛋白，主要功能是攻击病原体， 降解细胞壁大分子，降解病原物毒素，抑制病毒外壳蛋白与植物受体分子的结合等。β-葡聚糖酶、几丁质酶等为植物体内合成的一种具有生物催化活性的水解酶类，可增强杀虫效果、增强抗病性。 氮的上述作用早在150年前科学家就开始关注了。德国人尤斯图斯·冯·李比希男爵（Justus von Liebig，1803-1873），最早发现了氮对于植物营养的重要性，因此也被称为“肥料工业之父”。李比希指出：土地肥力丧失的主要原因是，植物消耗了土壤里的生命所必需的矿物成分，诸如钠、钙、磷等。他第一个主张用化肥代替天然肥料进行施肥。他认为植物所必需的氮是从大气中直接吸收的，所以在他的化肥配料表中没有加入氮化物。这一点后来被纠正了，从而使农业生产发生了巨大的飞跃。 氮肥已经发明出来，在农业上起到非常大的作用，第一次绿色革命成果的取得，很大程度上来自氮肥的贡献。我国从上世纪三四十年代引进化肥产业，经过七八十的发展，如今成为世界上最大的化肥生产国与使用国。截止到2017年，我国合成氨年产能超30万吨的企业102家，尿素年产能超50万吨的有66家。截至2018年底，全国合成氨产能合计6689万吨/年，全国尿素产能合计6954万吨/年。1991年，我国成为世界最大氮肥生产国，2003年成为净出口国，2007年成为世界最大出口国。 遗憾的是，氮肥生产量远远超过实际使用量，而实际使用量又大大超过作物能够吸收量，盈余氮素造成了严重的环境污染。2011年中国农科院学者发表文章谈到，我国通过各种途径年输入农田的纯氮素量约为4 916万吨，化肥氮占各种肥料总量的58.2%，而作物真正吸收的氮只有1 905万吨。通过各种途径损失的氮1 947万吨，氮素盈余量1 064万吨，占总投入量的61.2%。2010年调查发现，全国有17个省氮肥平均量超过国际公认上限225公斤/公顷。在经济效益较高的蔬菜、果树和花卉的氮肥用量更高，为普通大田作物的数倍甚至数十倍。 化学氮肥利用率低缘于其易挥发性和速溶性，尿素气态率高达15%～20%。化学氮肥是全水溶性肥，施到土壤中瞬间溶解在土壤溶液中，有些被植物根系吸收；有些随着土壤水渗透到地下水；有些成为温室气体的组成；只有很少的部分通过硝态氮还原成氮气回到大气中。土壤中的氮最多只有3个月有效期，这就是为什么农民种地需要不断追氮肥的主要原因，然而过量施用氮肥造成土壤板结和酸化。 |
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